Благoдаря нoвейшим технoлoгиям вoзник cамый coвершенный в наши дни метoд раcкрoя металлoв — лазерная резка. Вoзмoжнocти ее практичеcки безграничны, так чтo метoд применим для oбрабoтки любых изделий. Крoме тoгo, cама пo cебе лазерная резка не требует ощутимых материальных издержек, нужно вcего лишь один раз cерьезно потратитьcя на приобретение оборудования. И вот тут выбор довольно широк.
2010», cоcтоявшаяcя недавно в cтоличном ЦВК «Экcпоцентр». Эта выcтавка имеет и другое, более подробное название – «Оборудование, приборы и инструменты для металлообрабатывающей промышленности», а также историю длиною в четверть века.
За истекшее время специализированная экспозиция стала крупнейшим проектом в России и СНГ в области станкостроения, предлагающим передовые решения для модернизации машиностроительного комплекса. Семь лет назад она была сертифицирована и отмечена знаком Всемирной выставочной индустрии (UFI). С того же времени она проводится под патронатом Торгово-промышленной палаты РФ, а с 2005 года – еще и правительства Москвы.
Интерес к ней всегда неизменен, и посетителей выставки можно понять. Ведь здесь демонстрируются не только отдельные, пусть даже уникальные новинки, но и комплексные технологии на базе высокопроизводительного оборудования, инструмента и оснастки для технического перевооружения предприятий. Остановим свое внимание на разделе «Металлорежущее оборудование», где были представлены интеллектуальные станочные системы на основе высоких технологий.
Лазер стал высокоэффективным инструментом в станках благодаря своим уникальным свойствам. Прежде всего, сюда нужно отнести высокую мощность излучения (до 108-109 Вт/см2 в непрерывном режиме и до 1016-1017 Вт/см2 в импульсном) на локальном участке обработки. Именно сила луча, несравнимая ни с какими другими технологиями реза, позволяет мгновенно прожигать и столь же моментально охлаждать металл, не подвергая тепловой деформации всю заготовку. Удаление продуктов сгорания из зоны резки обеспечивается элементарной продувкой кислородом, воздухом, азотом или другим технологическим газом.
И если уж подразделяют лазерное оборудование, применяемое при резке, то, прежде всего, по источникам излучения и выходной мощности, которую, в свою очередь, определяет материал обработки. Так, для раскроя черных металлов и нержавеющей стали наиболее подходят твердотельные квазинепрерывные и импульсно-периодические источники лазерного излучения с выходной мощностью 100-300 Вт. В то же время для обработки легированных сталей и некоторых видов сплавов (впрочем, и для черных металлов тоже) используют газовые непрерывные СО2 лазеры с выходной мощностью до 2500 Вт.
Сама по себе лазерная технология – легко управляема, т.е. органично вписывается в автоматизированные системы. После появления кинематически сложных роботов-манипуляторов и гибких оптоэлектронных лучепроводов лазерная обработка металлов получила как бы «второе дыхание». В частности, ее стали активно применять при резке не только листового материала, но и пространственных металлоизделий.
Впрочем, в любой области применения лазерная резка металла дает возможность раскроить по сложному контуру практически любой материал независимо от его теплофизических свойств. Луч имеет малый диаметр, за счет чего очень высока точность позиционирования лазерной головки. К тому же технология не требует дополнительных денежных затрат: независимо от количества тиражируемых деталей цена на них будет практически одинаковая.
Современное оборудование для лазерной резки металла состоит из лазера с системами охлаждения и питания, координатного стола для крепления заготовки и компьютерной системы управления. В частности, координатные столы являются высокоточным оборудованием и в большинстве своем строятся на портальной схеме (так называемая «летающая оптика»), где неподвижная металлическая заготовка режется перемещаемым лазерным лучом.
Одним из методов, альтернативных «летающей оптике», является применение деформируемых зеркал. Здесь лазерный луч, прежде чем достичь обрабатываемой заготовки, дважды меняет траекторию, отражаясь в комплексе зеркал с управляемой формой поверхности. Такой вариант удачно сочетает в себе преимущества стационарной и «портальной» схем. Чем хорош такой метод? Он устраняет необходимость выстраивать «навороченную» механику резального станка. Ведь достаточно всего лишь подкорректировать траекторию луча, а не крутить так и сяк в пространстве головкой излучения. Однако, у желанной медали есть и обратная сторона: управлять поверхностью зеркал тоже достаточно сложно.
Но вот, собственно, и все основные схемы. Тем не менее, несмотря на общность исходных идей и принципов, применяемых в оборудовании для лазерной резки металлов, станкостроительные фирмы всегда стремятся производить оригинальную технику, о чем прямо заявляют при каждом удобном случае. И логика рассуждений здесь тоже ясна и понятна. Никто не хотел бы оказаться в аутсайдерах весьма перспективного сегмента рынка – металлообработки. Давайте посмотрим на лидеров, чьи станки обрели наиболее широкое распространение.
В стандартной комплектации оборудование обязательно оснащается палеттой – загрузочным устройством, основной задачей которого является доставка заготовки в технологическое пространство лазерной резки. Перемещение же самой лазерной головки осуществляется с использованием портальной схемы. Его обеспечивают исполнительные механизмы (двигатель, редуктор, ведущая шестерня) путем передвижения 2 продольных ферм, соединенных поперечными балками.
Немецкая фирма Trumpf известна своими станками Trumatic 600L и Trumatic L3030, на которых используется принцип «летающей оптики». На этих станках применяются столь же популярные СО2-лазеры фирмы FANUC (Германия), которые обеспечивают производительность резки при самом высоком уровне качества. Координатный стол укомплектован направляющими, изготовленными с поистине филигранной точностью. Привод осуществляется пошаговыми одномоментными двигателями и зубчатыми ремнями, что в совокупности с лазерными датчиками контроля положения гарантирует идеальное позиционирование лазерной головки. Управляемая компьютером пневматика автоматизирует подачу и выгрузку стальных листов.
Технологические комплексы лазерной резки компании Tecnology Italiano FPL TRADE (Италия) претендуют на универсальность выполняемых задач. Именно поэтому, в зависимости от комплектации, они оснащаются лазером мощностью 1000, 2000 или 4000 Ватт. Однако, в отличие от большинства технических собратьев, объединенных принципом «летающей оптики», излучатели в станках этой фирмы установлены неподвижно. То есть здесь по максимуму использован принцип генерированного стабильного излучения.
Уже по этой причине координатный стол вместе с заготовкой обладает внушительным весом и крепится на специальной (без остаточных напряжений в конструкции) массивной раме. Управляется он мощными и сложными приводами. Вот почему можно сделать вывод, что данное оборудование скорее ориентировано на раскрой единичных или небольших партий особо сложных изделий.
Компания Mazak (Япония) постоянно продвигает новые модели, расширяя свой ассортимент. Например, недавно ею была представлена многоосевая установка лазерной резки Mazak Optonics 3D (6 осей). Она способна выполнять 3D резку труб, в том числе, прямоугольной и треугольной формы, а также С, H, I и Л-образных балок. Оси и одновременно контролируемые насадки обеспечивают точный угол для резки сложных контуров.
При загрузке заготовки трехмерная лазерная головка FABRI GEAR может автоматически обрабатывать все боковые поверхности, торцы за одну установку. Стандартная система позволяет обрабатывать также короткие детали с помощью специальных зажимных кулачков, которые к тому же дают возможность уменьшить отходы материала.
Все оборудование Mazak комплектуется системами автоматической подачи и выгрузки изделий, т.е. может использоваться в конвейерной обработке. Интересен в этом плане автоматизированный комплекс Fabric Gear, идеально подходящий для любого материала большой длины и специально предназначенный для лазерной резки профилей различного сечения. Безусловно, этот комплекс можно отнести к металлообрабатывающим центрам последнего поколения, поскольку он оснащен системой искусственного интеллекта и дополнительным инструментом, позволяющим обрабатывать особо сложные объемные изделия в автоматическом режиме.
Среди других фирм в рассматриваемой нами области эксперты выделяют еще AMADA (Япония); SALVAGNINI (Италия); Bystronic (Швейцарская машиностроительная группа); LVD (Бельгия)
Владимир Баранов.
